远程控制方法技术

本发明专利技术涉及远程控制方法，其包括PC上位机、工业相机、树莓派、舵机、以及机械臂；PC上位机通过互联网连接有树莓派，树莓派分别电连接有工业相机与舵机，舵机电连接有机械臂。本发明专利技术设计合理、结构紧凑且使用方便。

Remote Control Method

【技术实现步骤摘要】
远程控制方法
本专利技术涉及基于树莓派的机械手远程控制方法。
技术介绍
目前，随着科技的不断发展，机械手以其灵活的动作代替了很多人工操作，是工业生产中不可或缺的一部分。针对重复性的固定动作，我们可以为机械手编写相应程序，使其完成规定动作。对于那些在危险或者狭小的工作环境中的复杂动作，不方便人类直接操作，又难以让机械手自动完成工作任务。使用可以远程操作的机械手，则能保障人员安全、提高工作效率。树莓派（RaspberryPi）是一种只有信用卡大小的单片机电脑，由英国的树莓派基金会开发，其价格低廉、方便携带，并且拥有丰富的软件资源。它提供了40个GPIO引脚供开发使用，可以外接电机驱动模块，控制机械手的电机动作。另外还有以太网接口和USB接口，USB摄像头可以通过网络将实时视频流传输到上位机中。本文使用树莓派作为控制核心，可减少外围设备的使用。该机械手通过网络连接PC和树莓派，使人们能够不受距离限制远程操作，还能通过摄像头获取实时状态，从而完成复杂作业。目前现有的机械臂仍使用单片机作为控制器，功能单一不便于扩展，和远程PC通信是还需增加额外的通讯模块。由于树莓派含有以太网通讯模块，可和网络中的计算机通信。另外运行Linux操作系统，便于进行二次开发，所以设计了以本专利技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于树莓派的机械手远程控制系统及方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。为满足人们对远程机械手进行控制和监视的需求，设计了一种基于树莓派的机械手远程控制系统。该系统以树莓派（RaspberryPi3B）为核心，在上位机中通过网络控制六轴机械手，同时将借助USB摄像头拍摄视频并显示在上位机中。实践表明，该系统能可靠传输控制命令及监控画面，控制机械手完成复杂作业任务。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于树莓派的机械手远程控制系统，包括PC上位机、工业相机、树莓派、舵机、以及机械臂；PC上位机通过互联网连接有树莓派，树莓派分别电连接有工业相机与舵机，舵机电连接有机械臂。作为上述技术方案的进一步改进：在机械臂的夹持手端上设置有激光头，在机械臂所在的空间设置有与激光头对应的激光接收空间靶；激光接收空间靶与树莓派电连接，将激光头空间矢量方向发送给树莓派；树莓派控制工业相机到该该矢量方向或该矢量方向上的工业相机启动。工业相机包括坐标基座、设置在坐标基座上的六轴机械手、设置在六轴机械手移动端部的机械头、转动设置在机械头上的转动加长臂、设置在转动加长臂端部且由轴向与转动加长臂垂直的电机控制摆动的延长臂、延长臂摆动的平面与转动加长臂平行。树莓派有26个通用GPIO引脚，树莓派的端口包括复用为I2C、SPI和UART串口；树莓派的GPIO软件库函数采用WiringPi模块；WiringPi模块包含用于在任何RaspberryPi的GPIO引脚上输出PWM信号的软件驱动的PWM库函数。PWM库函数为：a.intsoftPwmCreate（intpin，intinitialValue，intpwmRange）；b.voidsoftPwmWrite（intpin，intvalue）；其中：pin为产生PWM信号的引脚；pwmRange为PWM周期；value为PWM信号中高电平的时间；GPIO引脚产生的PWM信号最小脉冲宽度为100us，value的范围为5-25；树莓派带有有用于监听PC上位机发送的指令socket服务器；树莓派与PC上位机的人机操作界面采用MFC制作；在人机操作界面的操作面板上左侧显示工业相机采集的监控画面，右侧有按钮，分别控制N个舵机的旋转角度，每点击一次当前度数会加/减1°；人机操作界面中间的文本框显示着舵机的当前角度，当输入新角度按下Enter后，舵机旋转到设定角度。一种基于树莓派的机械手远程控制系统，包括与树莓派且用于监控机械臂的工业相机；工业相机包括坐标基座、设置在坐标基座上的六轴机械手、设置在六轴机械手移动端部的机械头、转动设置在机械头上的转动加长臂、以及设置在转动加长臂端部且由轴向与转动加长臂垂直的电机控制摆动的延长臂；延长臂摆动的平面与转动加长臂平行；在延长臂端部安装有磁力座，在磁力座前端的连接杆上设置有镜头。作为上述技术方案的进一步改进：在连接杆上设置有中间环，在中间环上旋转设置有外挂环，在外挂环下端通过弹簧绳连接有配重；在配重上设置有与树莓派电连接的振动传感器。一种远程控制方法，基于基于树莓派的机械手远程控制系统，该系统包括PC上位机、工业相机、树莓派、舵机、以及机械臂；PC上位机通过互联网连接有树莓派，树莓派分别电连接有工业相机与舵机，舵机电连接有机械臂；该方法包括以下步骤：步骤一，在厂房空间建立坐标系，首先，以机械臂的基座建立第一坐标系作为世界坐标系，在坐标基座上建立第二坐标系，并建立函数关系；然后，搭建基于树莓派的机械手远程控制系统；其次，根据机械臂的预计运动轨迹建立与激光头对应的激光接收空间靶；步骤二，在树莓派与PC上位机上载入软件程序，对系统进行调试；步骤三，首先，启动socket服务器和打开镜头；然后，启动PC上位机，按照预制程序，通过舵机控制机械臂动作，同时，激光头将激光打在激光接收空间靶上；其次，激光接收空间靶将激光头的矢量方向发送给树莓派；再次，树莓派通过舵机或控制器控制工业相机动作，将镜头置于该矢量方向上，对机械臂端部进行跟踪拍摄。本专利技术关键点为：设计了一种控制系统。该控制系统采用树莓派作为机械臂的控制器，可以远程操控机械手，可以采集监控画面。本专利技术的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的流程示意图。图3是本专利技术机械手的结构示意图。其中：1、PC上位机；2、工业相机；3、树莓派；4、舵机；5、机械臂；6、激光头；7、激光接收空间靶；8、坐标基座；9、六轴机械手；10、机械头；11、转动加长臂；12、延长臂；13、磁力座；14、连接杆；15、中间环；16、外挂环；17、配重；18、振动传感器；19、镜头。具体实施方式如图1-3所示，本实施例的基于树莓派的机械手远程控制系统，包括PC上位机1、工业相机2、树莓派3、舵机4、以及机械臂5；PC上位机1通过互联网连接有树莓派3，树莓派3分别电连接有工业相机2与舵机4，舵机4电连接有机械臂5。在机械臂5的夹持手端上设置有激光头6，在机械臂5所在的空间设置有与激光头6对应的激光接收空间靶7；激光接收空间靶7与树莓派3电连接，将激光头6空间矢量方向发送给树莓派3；树莓派3控制工业相机2到该该矢量方向或该矢量方向上的工业相机2启动。工业相机2包括坐标基座8、设置在坐标基座8上的六轴机械手9、设置在六轴机械手9移动端部的机械头10、转动设置在机械头10上的转动加长臂11、设置在转动加长臂11端部且由轴向与转动加长臂11垂直的电机控制摆动的延长臂12、延长臂12摆动的平面与转动加长臂11平行。树莓派有26个通用GPIO引脚，树莓派的端口包括复用为I2C、SPI和UART串口；树莓派的GPIO软件库函数采用WiringPi模块；WiringPi模块包含用于在任何Raspb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程控制方法，其特征在于:基于基于树莓派的机械手远程控制系统，该系统包括PC上位机（1）、工业相机（2）、树莓派（3）、舵机（4）、以及机械臂（5）；PC上位机（1）通过互联网连接有树莓派（3），树莓派（3）分别电连接有工业相机（2）与舵机（4），舵机（4）电连接有机械臂（5）；该方法包括以下步骤：步骤一，在厂房空间建立坐标系，首先，以机械臂（5）的基座建立第一坐标系作为世界坐标系，在坐标基座（8）上建立第二坐标系，并建立函数关系；然后，搭建基于树莓派的机械手远程控制系统；其次，根据机械臂（5）的预计运动轨迹建立与激光头（6）对应的激光接收空间靶（7）；步骤二，在树莓派（3）与PC上位机（1）上载入软件程序，对系统进行调试；步骤三，首先，启动socket服务器和打开镜头（19）；然后，启动PC上位机（1），按照预制程序， 通过舵机（4）控制机械臂（5）动作，同时，激光头（6）将激光打在激光接收空间靶（7）上；其次，激光接收空间靶（7）将激光头（6）的矢量方向发送给树莓派（3）；再次，树莓派（3）通过舵机或控制器控制工业相机（2）动作，将镜头（19）置于该矢量方向上，对机械臂（5）端部进行跟踪拍摄。...

【技术特征摘要】
1.一种远程控制方法，其特征在于:基于基于树莓派的机械手远程控制系统，该系统包括PC上位机（1）、工业相机（2）、树莓派（3）、舵机（4）、以及机械臂（5）；PC上位机（1）通过互联网连接有树莓派（3），树莓派（3）分别电连接有工业相机（2）与舵机（4），舵机（4）电连接有机械臂（5）；该方法包括以下步骤：步骤一，在厂房空间建立坐标系，首先，以机械臂（5）的基座建立第一坐标系作为世界坐标系，在坐标基座（8）上建立第二坐标系，并建立函数关系；然后，搭建基于树莓派的机械手远程控制系统；其次，根据机械臂（5）的预计运动轨迹建立与激光头（6）对应的激光接收空间靶（7）；步骤二，在树莓派（3）与PC上位机（1）上载入软件程序，对系统进行调试；步骤三，首先，启动socket服务器和打开镜头（19）；然后，启动PC上位机（1），按照预制程序，通过舵机（4）控制机械臂（5）动作，同时，激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆党，徐龙坤，吕晓龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37